Косвенные методы расчета характеристик солнечной радиации

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2013. Вып. 1
БИОЛОГИЯ. НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 551.521.1

А.А. Николаев

КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА ХАРАКТЕРИСТИК СОЛНЕЧНОЙ РАДИАЦИИ

Дается оценка различным методам расчета возможных и действительных сумм солнечной радиации. Дается 
уточнение эмпирических коэффициентов для использования формул на территории Среднего Поволжья.

Ключевые слова: солнечная радиация, суммарная радиация, прямая радиация, методы расчетов.

Для различных практических целей (сельское хозяйство, строительство, медицина, гелиоэнер
гетика и т.д.) и ряда теоретических расчетов необходимы данные распределения по территории солнечной радиации. Однако расстояния между ближайшими станциями актинометрической сети обычно измеряются сотнями, а иногда и тысячами километров. Для многих районов земного шара данные 
о радиационном режиме полностью отсутствуют вследствие редкой актинометрической сети. Нередко оказывается, что в интересующем исследователя пункте или районе вообще не производилось актинометрических наблюдений или же не велись наблюдения за теми элементами, данные о которых 
становятся необходимыми [1]. 

В связи с этим возникает необходимость получения требуемых данных о радиационном режиме с 

помощью расчетных методов. Применение этих методов оказывается возможным благодаря тому, что 
основные характеристики радиационного режима связаны как между собой, так и с важнейшими метеорологическими характеристиками. Для надежности результатов расчетов очень существенно то обстоятельство, что эти связи являются связями не корреляционного, а физического характера [2; 3]. Существование таких зависимостей позволяет рассчитывать большую часть отдельных характеристик радиационного режима или их совокупность по метеорологическим данным и некоторому минимальному 
количеству актинометрических данных. В случае необходимости расчет может быть произведен только 
по одним метеорологическим данным за счет некоторого снижения точности результатов.

Конечной целью такого моделирования является расчет зависимости сумм полной солнечной 

радиации, приходящей на земную поверхность, от географической широты места, метеорологических 
факторов, дня года, времени суток и угла наклона поверхности [3; 4].

Солнечная радиация представляет собой случайную величину и обычно ее рассматривают как 

статистическое явление, развивающееся во времени согласно законам теории вероятностей. Анализируя последовательность результатов наблюдений, можно получить стохастическую модель, позволяющую вычислить вероятность того, что некоторое будущее значение инсоляции будет лежать в 
определенном интервале, обладающую минимальным числом параметров и при этом адекватно описывающую исследуемый процесс [4; 5]. 

Такая модель будет состоять из двух частей [5-7]:

детерминированная часть расчета дневных сумм солнечной радиации для безоблачного не
ба (модель безоблачного неба);


стохастическая часть определения коэффициента ослабления солнечной радиации облачно
стью (модель облачности).

В первом случае искомая величина будет зависеть от коэффициента прозрачности атмосферы и 

ее оптической массы.

Во втором случае в качестве факторов модели следует принять следующие параметры:

географическая широта района моделирования;


моделируемый номер дня года;


характеристика запыленности атмосферы района моделирования – количество частиц пыли 

в одном см3 воздуха.

Расчет возможных сумм солнечной радиации

Для расчета действительных сумм солнечной радиации необходимо знать возможные суммы. 

Возможные суммы солнечной радиации могут быть вычислены для периодов любой длительности: 
года, месяца, декады, группы дней, отдельных дней и отдельных часовых промежутков [8].